新文速递丨Nutrients日本出生队列一碳代谢的纵向分析

发育起源健康与疾病（DOHaD）理论指出，孕期环境对后代健康有长期影响。一碳代谢（OCM）在表观遗传修饰中发挥关键作用，而孕期OCM会发生显著变化。现有研究多集中于单个时间点的OCM相关代谢物测定，缺乏纵向和全面的分析。

2024年6月，日本女子营养大学和顺天堂大学研究人员在期刊《Nutrients》上发表了题为“Longitudinal Analysis of One-Carbon Metabolism-Related Metabolites in Maternal and Cord Blood of Japanese Pregnant Women”的科学论文，揭示了孕期OCM的动态变化，包括叶酸循环、胆碱代谢途径、蛋氨酸循环和转硫途径的相互作用。发现孕妇5-MTHF和甜菜碱水平可能影响转硫通量，tHcy/tCys比值是OCM状态的潜在更敏感指标，原文链接：https://doi.org/10.3390/nu16111765。

研究对象

该研究使用的队列来自千叶母子健康研究（Chiba Study of Mother and Child Health，简称C-MACH）。C-MACH 是一项关于母子健康的队列研究，旨在调查孕期和出生后早期环境暴露对儿童健康的影响。该研究于2014年2月至2015年6月在日本千叶县招募了434名孕妇，并收集了她们的血液样本和相关信息，包括生活方式、医疗记录等。

本研究选取了 C-MACH 队列中 146 名孕妇及其子代的血液样本进行分析，该地区没有实施强化谷物（补充叶酸）的政策。

实验设计

孕妇血清样本收集于妊娠早期（孕11.4±0.8周）、妊娠晚期（孕28.4±1.0周）和分娩时（孕39.5±1.1周）。脐带血是婴儿出生时从脐带动脉取出的。母亲的生活方式等数据来自调查问卷，母亲和婴儿的医疗数据来自医院病历。

检测方法

使用基于UPLC-MS/MS技术对母亲血清和婴儿脐带血中18种叶酸代谢相关代谢物，包括 5-甲基四氢叶酸 (5-MTHF)、叶酸 (FA)、胆碱、甜菜碱、二甲基甘氨酸(DMG)、蛋氨酸、S-腺苷蛋氨酸 (SAM)、S-腺苷同型半胱氨酸 (SAH)、高半胱氨酸、总同型半胱氨酸 (tHcy)、胱硫醚、总半胱氨酸 (tCys)、牛磺酸、丝氨酸、甘氨酸、核黄素、吡哆胺和吡哆醇。

结果

由于部分参与者的退出，最终分析了146名妊娠早期母体的血清、131名妊娠晚期母体的血清、116名分娩时母体的血清和121名新生儿脐带血。孕妇参与研究时的年龄略大（32.3±4.6岁），家庭收入高于出生队列，大多数孕妇无抽烟喝酒的生活习惯。

在母体和婴儿血样中定量检测到17种一碳代谢物，均没有测到高半胱氨酸。使用Wilcoxon比较不同时间点母体血清中代谢物的浓度，使用Spearman相关系数来评估母体和婴儿血样中代谢物的相关性。分析后发现：

1.孕妇血清中甜菜碱和核黄素浓度在孕晚期和分娩时显著下降，而胆碱、SAH和丝氨酸浓度随着孕周增加显著升高。

2.孕妇血清中5-MTHF和甜菜碱浓度与SAM浓度呈显著正相关，与SAH浓度无显著相关性。

3.孕妇血清中甜菜碱/DMG比值与tHcy浓度呈负相关，且随着孕周增加而增强。

4.孕妇分娩时血清中5-MTHF和甜菜碱浓度与tHcy/tCys比值呈显著负相关。

5.孕妇分娩时血清中大多数OCM相关代谢物和新生儿脐带血呈显著正相关。

6.新生儿脐带血中大多数OCM相关代谢物浓度普遍高于孕妇分娩时血清，而叶酸、tHcy和tCys除外。

讨论

这项研究中首次描绘了OCM在母体怀孕期间的动态变化，包括叶酸循环、胆碱代谢途径、蛋氨酸循环和转硫途径。随着孕龄的增加，母体5-MTHF水平的降低可能导致BHMT（甜菜碱同型半胱氨酸甲基转移酶）对Hcy再甲基化的增加和甜菜碱浓度的降低。5-MTHF和甜菜碱的水平可能与转硫通量有关，在评价OCM水平方面，tHcy/tCys这一比值可能是比5-MTHF和甜菜碱更敏感的指标。